ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета экологии и
химической технологии
проф.
"_____" ____________2005 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ДИСЦИПЛИНЫ
«Моделирование процессов переработки пластмасс»
для специальности 240502 "Технология переработки пластических масс и эластомеров".
Направление 240500 "Химическая технология высокомолекулярных соединений и полимерных материалов"
Программа рассмотрена
на заседании кафедры ТПП, протокол № от "__" ____2005 г.
Заведующий кафедрой ТПП _____________ Шутилин. Ю.Ф.
на заседании методической комиссии по образованию в области экологии и химической технологии
протокол № от "_____" ________2005 г.
Председатель методической комиссии по образованию в области экологии и химической технологии ___________
Воронеж
2005 г.
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью изучения дисциплины является освоение студентами принципов и методов моделирования основных технологических процессов, применяемых при переработке полимерных материалов в изделия, а также оптимизации этих процессов с применением современных инструментальных средств автоматизации моделирования.
Основное внимание уделяется теории и практическому использованию методов моделирования динамических систем.
Задачи изучения дисциплины. В процессе обучения студенты приобретают навыки:
- системного подхода при решении задач оптимизации и моделирования, как отдельных стадий технологического процесса, так и всего производства в целом.
- создания структурированных моделей производственных объектов,
- решения задач динамического моделирования с использованием современного программного обеспечения
- использования полученных результатов для оптимизации условий ведения моделируемого технологического процесса.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
В результате изучения данной дисциплины студенты должны:
- знать содержание дисциплины в пределах программы;
- владеть основными понятиями и терминами, обозначающими сущность практически используемых методов моделирования;
- уметь выбирать рациональную методику моделирования конкретного технологического процесса исходя из имеющихся в наличии исходных данных и желаемого конечного результата,
- выполнять оптимизационные расчеты с применением программ для имитационного моделирования; определять рациональную схему расчёта конкретного технологического процесса исходя из имеющихся в наличии исходных данных и желаемого конечного результата.
- использовать результаты, полученные методами имитационного моделирования, для выбора оптимальной схемы проектируемого производственного процесса и рациональных условий его эксплуатации;
- владеть навыками использования полученных знаний в профессиональной деятельности.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
|
Виды учебной работы |
Всего часов |
Семестр 8 |
|
Общая трудоемкость дисциплины |
68 |
68 |
|
Аудиторные занятия |
34 |
34 |
|
Лекции |
17 |
17 |
|
Практические занятия (ПЗ) |
17 |
17 |
|
Самостоятельная работа |
31 |
31 |
|
Проработка материалов по конспекту лекций |
0,3*17 = 5,1 |
5,1 |
|
Расчетно - практическая работа - Проведение расчетов, 8 л. - Оформление, 12 л. - Итого: |
0,8*8 = 6,4 0,2*12 = 2,4 8,8 |
8,8 |
Проработка материалов по учебнику272 с. = 17 п. л. |
1*17 = 17 |
17 |
|
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) |
зачёт |
зачёт |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
|
№ п/п |
Раздел дисциплины |
Лекции |
ПЗ |
1 |
Введение в имитационное моделирование |
2 |
– |
2 |
Методология компьютерного моделирования |
2 |
2 |
3 |
Технология постановки и проведения направленного вычислительного эксперимента |
2 |
4 |
4 |
Математическая модель технологического процесса. |
2 |
2 |
5 |
Моделирование реологических процессов при переработке полимеров |
4 |
5 |
6 |
Моделирование тепловых процессов |
3 |
4 |
|
7 |
Оптимизация технологического процесса |
2 |
– |
|
Итого |
17 |
17 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Тема 1. Введение в имитационное моделирование
Модели и моделирование. Целевое назначение моделей, требования к моделям. Сущность имитационного моделирования.
Динамическое представление моделируемой системы. Имитационная модель. Дискретное и непрерывное имитационное моделирование. Метод имитационного моделирования, область применения, достоинства и недостатки. Проблемы и задачи планирования имитационного эксперимента.
Тема 2. Методология компьютерного моделирования
Методы визуального моделирования, область применения, достоинства и недостатки. Создание гибридных систем, базирующихся на картах состояния Харрела. Использование библиотек готовых классов. Пакеты Simulink и Stateflow. Проведение вычислительного эксперимента.
Тема 3. Технология постановки и проведения направленного вычислительного эксперимента
Математические, статистические аспекты имитационного моделирования. Особенности статистических исследований в имитационном моделировании.
Основы теории планирования экспериментов. План однофакторного эксперимента и процедуры обработки результатов эксперимента. Факторный анализ, полный и дробный факторный эксперимент и математическая модель. Основные классы планов, применяемые в вычислительном эксперименте. Последовательное планирование машинного эксперимента.
Тема 4. Математическая модель технологического процесса.
Основные процессы технологии переработки полимеров. Процессы протекающие при литьё под давлением, смешении, экструзии и каландровании. Структура моделирующей программы. Модульный принцип организации программы. Циклические связи между компонентами модели.
Тема 5. Моделирование реологических процессов при переработке полимеров
Основные реологические характеристики расплавов полимеров, упрощающие предположения, используемые при моделировании. Математическое описание основных видов движения расплава.
Основные уравнения гидродинамики расплавов и растворов полимеров. Влияние гидростатического давления и температуры на плотность и вязкость расплава. Установившееся изотермическое течение аномально-вязкой жидкости в круглой трубе или плоской щели. Прямолинейное установившееся изотермическое движение аномально-вязкой жидкости между двумя параллельными стенками. Прямолинейное течение псевдопластичной жидкости при градиенте температур, а также при наличии диссипации и теплообмена с окружающей средой.
Тема 6. Моделирование тепловых процессов
Методика расчёта производительности таблеточной машины, времени предварительного подогрева и мощности генератора. Расчёт технологических параметров процесса прессования. Определение температуры прессования. Тепловой расчёт прессформы.
Теория каландрования в изотермическом приближении. Каландровый эффект. Гидродинамический анализ неизотермического каландрования. Влияние процессов конвекции и теплопроводности на профиль температурного поля. Влияние индекса течения. Влияние теплофизических характеристик.
Тема 7. Оптимизация технологического процесса
Основные методы оптимизации. Методология анализа поверхности отклика. Техника расчета оптимального режима работы модели. Моделирование управляющих систем.
Основное содержание практических занятий.
Практические занятия имеют целью закрепление теоретических основ дисциплины и приобретение практических навыков по разработке и использованию имитационных моделей и освоению современных технологий автоматизации моделирования.
Практические занятия проводятся по темам:
- Построение блочных моделей технологических систем;
- Инструментальные и технологические возможности современных систем моделирования (на примере Vissim);
- Модели химических и реологических процессов;
- Разработка моделей экструдера, каландра;
- Планирование и проведение вычислительных экспериментов для анализа переходных процессов;
5. Лабораторный практикум. (не предусмотрен)
6. Форма и содержание текущего, промежуточного и итогового контроля.
6.1. Текущий контроль предусматривает: устный опрос на практических занятиях, а также рейтинговую систему оценки знаний студентов по уровню их подготовки к практическим занятиям.
6.2. Промежуточный контроль. Контролируется в соответствии с АИС «Рейтинг» и согласно прилагаемого графика контроля успеваемости студента. Промежуточный контроль предусматривает выполнение расчетно-практической работы. Расчетно-практическая работа предусматривает разработку модели технологического процесса в одной из систем моделирования: Vissim, Vensim-PLETM и др.
6.3. Итоговый контроль. Зачет. Проводится в устной форме по темам изучаемой дисциплины.
Вопросы к зачету по дисциплине
1. Общая классификация моделей.
2. Основные понятия; структурная, функциональная и экспериментальная модели.
3. Сложная система, как объект моделирования.
4. Построение математической модели.
5. Построение компьютерной модели.
6. Имитационное моделирование.
7. Дискретное и непрерывное имитационное моделирование.
8. Вычислительный эксперимент.
9. Методы исследования машинных моделей.
10. Оценка адекватности модели.
11. Статистическое моделирование на ЭВМ.
12. Цели планирования вычислительного эксперимента.
13. Факторный анализ, полный и дробный факторный эксперимент.
14. Визуальное моделирование.
15. Компонентное моделирование.
16. Гибридные модели.
17. Статическое и динамическое представление моделируемой системы.
18. Метод имитационного моделирования, область применения, достоинства и недостатки.
19. Проведение вычислительного эксперимента
20. Моделирование реологических процессов на каландре.
21. Моделирование рабочих характеристик экструдера.
22. Система автоматического регулирования на основе ПИД - регулятора.
23. Моделирование отверждения полиуретанов.
24. Решение системы ОДУ.
25. Моделирование прессования реактопластов.
26. Моделирование прессования листов текстолита.
27. Пакет имитационного моделирования Vissim.
28. Создание структурированных моделей в пакетах Vissim и MathCAD.
29. Программы в пакете MathCAD.
30. Технология моделирования в MathCAD.
31. Особенности статистических исследований результатов моделирования.
32. Регрессионный и факторный анализ, полный и дробный факторный эксперимент и математическая модель.
33. Основные классы планов, применяемые в вычислительном эксперименте.
34. Стратегия эффективного экспериментирования. Эволюционное планирование для процессов с одним откликом и многооткликовых процессов.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Основная литература:
1. Закгейм в моделирование химико-технологических процессов. - М.: Химия, 1982.
2. Максимей моделирование на ЭВМ - М.: Радио и связь, 1988г.
7.2. Дополнительная литература:
1. Технология системного моделирования. /Под общей редакцией под общей ред. - М.: Машиностроение, 1988г.
2. Шембель О. М Сборник задач и проблемных ситуаций по технологии переработки пластмасс Л.:Химия, 1990.
3. Швецев переработки пластмасс М., Химия, 1988
7.3. Методические материалы преподавателю:
Карты с вариантами контрольных заданий. Учебные программы в пакетах «Vissim» Программы технологических, материальных, тепловых и механических расчётов в пакете «MathCad».
7.4. Обучающие, контролирующие, расчетные компьютерные программы и другие средства освоения дисциплины
В ходе практических занятий студенты осваивают и применяют при разработке разнообразных моделей технологических процессов современные технологии имитационного моделирования, работая с учебными версиями таких программ как «Vissim».
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности подготовки дипломированного специалиста: 240502 "Технология переработки пластических масс и эластомеров", направление 240500 "Химическая технология высокомолекулярных соединений и полимерных материалов".
Программу составил __________________ доцент
Расчет объема СРС
по дисциплине
«Моделирование процессов переработки пластмасс»
8 семестр.
1. Проработка текстовых материалов.
- Проработка материалов по конспекту лекций:
Объем в ч. – 17 ч.
Время на проработку – 0,3*17=5,1 ч.
- Проработка материалов по учебнику.
Объем текстов в учебнике – 272 с. = 17 п. л.
Время на изучение материалов– 1*17=17 ч.
2. Выполнение технических расчетов в РПР.
- Пояснительная записка к расчетно - практической работе:
Объем расчетов – 8 л. ф. А4
Время на их выполнение – 0,8*12=6,4 ч.
- Оформление пояснительной записки.
Объем пояснительной записки 12 л. ф. А4
Время на оформление – 0,2*12=2,4 ч.
3. Полный средний объем СРС.
5,1+17+6,4+2,4=30,9 ч.
По учебному плану на долю СРС по данной дисциплине приходится 34 ч.
Анализ и расчеты выполнил доц.
Моделирование - понятие широкое
- Что это такое?
- Имитационное моделирование экономических систем
- Идея эффективного высокотехнологичного развития страны на основе модернизации. Анализ и моделирование развития стран мира и России
- Моделирование системы менеджмента для устойчивого развития организации на основе управления отношениями с заинтересованными сторонами
- Моделирование конкуренции на региональном рынке сотовой связи
- Моделирование нефтяных и газовых залежей на основе капиллярно-гравитационной концепции нефтегазонакопления с целью повышения эффективности их разведки и разработки
- Компьютерное моделирование взаимодействия железнодорожных экипажей и мостов
- Численное моделирование переходных течений
- Моделирование стратегии информационной безопасности глобальных субъектов
- Моделирование тепловых режимов электронной аппаратуры с учетом результатов газогидродинамического анализа
Моделирование процессов:
- Интенсификация рабочих процессов вибрационных измельчителей
- процесса конденсации инертных газов на поверхности графита и определение плотности потока радона и тепловых нейтронов
- процесса физического износа как элемент технической экспертизы объектов недвижимости
- гидрогазодинамических процессов при конденсации паровоздушной смеси в трубе
- процессов разряда-ионизации серебра на поверхности твердого электрода. Курсовая работа
- сезонных колебаний температуры воздуха и их влияния на процессы в природных биосистемах
- процессов деградации МОП – транзисторов, обусловленных воздействием горячих носителей
- процесса пылеулавливания сухого молока в циклонах распылительных сушильных установках
- процессов среднесрочного прогнозирования землетрясений в районе Восточного Предкавказья
- образовательного процесса
Проекты по теме:
Основные порталы (построено редакторами)